1、宜宾市一中 20162017 学年教学设计(教研活动成果载体)课题 第四节 楞次定律 课时 2考点、知识点1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向学习目标1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向重、难点 1.楞次定律学习环节和内容 学生活动建 议 教师活动建 议 调整记录环节一：一、右手定则导学探究 如图 1 所示的电路中，G 为电流计(已知电流由左接线柱流入，指针
2、向左偏，由右接线柱流入，指针向右偏)，当 ab 在磁场中切割磁感线运动时，指针的偏转情况如下表，根据指针的偏转情况，判断电流方向图 1导体棒 ab 的运动 指针偏转方向 回路中电流方向向右 向左 顺时针向左 向右 逆时针右手定则的内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向如图2所示交流互动，倾听分享，为后面的课堂活动准备好积极的情绪。思考结实验演示，电流的偏转情况实验演示，电流的偏转情况图 2即学即用 (多选)如图 3 所示，光滑平行金属导轨 PP和 QQ，都处于
3、同一水平面内，P 和 Q 之间连接一电阻 R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现在将垂直于导轨放置一根导体棒 MN，用一水平向右的力 F拉动导体棒 MN，以下关于导体棒 MN 中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ( )图 3A感应电流方向是 NM B感应电流方向是 MNC安培力水平向左 D安培力水平向右答案 AC解析 由右手定则知，MN 中感应电流方向是 NM，A 正确，再由左手定则可知，MN 所受安培力方向垂直导体棒水平向左，C 正确，故选A、C.环节二：楞次定律导学探究 根据如图 4 甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象图 4甲 乙 丙 丁条形磁铁运动的
4、情况 N 极插入 S 极插入 S 极拔出 N 极拔出原磁场方向( 向上或向下)向下 向上 向下 向上穿过线圈的磁通量变化情况(增加或减少)增加 增加 减少 减少感应电流的方向(在螺线管上方俯视)逆时针 顺时针 顺时针 逆时针结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。来源:学.科.网Z.X.X.K学生自主思考，积极参与学习互动，主动进行交流。教师实验演示，磁铁插入、拔出线圈时，电流的方向感应电流的磁场方向(向上或向下)向上 向下 向下 向上原磁场与感应电流磁场的方向关系相反 相反 相同 相同请根据上表所填内容，比较甲、乙两种情况得出什么结论？比较丙、丁两种情况又能得出什么结论？答案
5、 甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化知识梳理 楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同即学即用 关于楞次定律，下列说法中正确的是 ( )A感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强B感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化D感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化答案 D解析 楞次定律的内容：感应电流具
6、有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选 D.环节三：右手定则的应用例 1 下列图中表示闭合电路中的一部分导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体 ab 上的感应电流方向为 ab 的是( )解析 题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A 中电流方向为 ab，B 中电流方向为 ba，C 中电流方向沿 adcba，D 中电流方向为 ba.故选 A.答案 A归纳总结1右手定则是楞次定律的特殊情况(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感学生体会科学工作者对待科学问题严肃认真的态度，严谨缜密的 思维习惯。师生
7、互动，解决共性问题学生结合学案自主学习预习内容，积极总结回答。教师组织学生，完成练习，并展示练习结果应电流的各种情况(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动2当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(即指向等效电源的正极)环节四：对楞次定律的理解例 2 关于楞次定律，下列说法正确的是 ( )A感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化B闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用C原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化解析 感应电流的磁场总
8、是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A 正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项 B 错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项 C 错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项 D 错误答案 A归纳总结1楞次定律中“阻碍”的含义：(1)谁阻碍感应电流产生的磁场(2)阻碍谁阻碍引起感应电流的磁通量的变化(3)如何阻碍当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同(4)阻碍效果阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还
9、是减少2从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动环节五：楞次定律的应用例 3 在长直通电导线附近有一闭合线圈 abcd，如图 5 所示当直导线中的电流 I 逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向图 5答案 线圈 abcd 中的感应电流方向为顺时针方法提炼楞次定律应用四步曲(1)确定原磁场方向；(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化( 增大还是减小)；(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向( 增反减同)；(4)判定感应电流的方向该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋” ，一原确定原磁场的方向；二变确定磁通量是增加还是减少，三感判断感应电流的磁场方向；四螺旋用右手螺旋定则判断感应电
10、流的方向环节六：小结第四节学习的知识在第一节内容学习中，我们学了哪些知识？请同学们归纳总结。课题 第五节 电磁感应中能量转化和守恒 课时 考点、知识点1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.2.理解电磁感应过程中能量的转化情况，能用能量的观点分析和解决电磁感应问题.学习目标1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.2.理解电磁感应过程中能量的转化情况，能用能量的观点分析和解决电磁感应问题.重、难点 安培力做功所涉及的能量转化学习环节和内容 学生活动建 议 教师活动建议 调整记录环节一：导学探究例：电磁感应中产生的感应电流，在磁场中又受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往与力学问题联系在一起.如图
11、1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m 的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略不计，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.试画出该电路的侧视图并分析金属杆ab的受力分析图.图 1答案学生独立完成例题，并小组小论交流，心得体会。选出一名同学上台展示。知识梳理 电磁感应现象中的“阻碍”就是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能.分析上图金属杆下滑过程
12、中能量是如何转化的？答案 金属杆在下滑过程中金属杆的机械能转化为电能最终转化为焦耳热能(金属杆的重力势能一部分转化为金属杆的动能，一部分转化为电能)即学即用 足够长的平行金属导轨 MN 和 PK 表面粗糙，与水平面之间的夹角为 ，间距为 L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为 B，MP 间接有阻值为 R 的电阻，质量为 m 的金属杆 ab 垂直导轨放置，其他电阻不计.如图 2 所示，用恒力 F 沿导轨平面向下拉金属杆 ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为 vm，t 秒末金属杆的速度为 v1，前 t 秒内金属杆的位移为 x，(重力加速度为 g)求：图 2(1)金属杆速度为 v
13、1 时加速度的大小；(2)电阻 R 在前 t 秒内产生的热量.答案 (1) (2) mvB2L2vm v1mR B2L2vmxR 12 21解析 (1)设金属杆和导轨间的动摩擦因数为 ，当杆运动的速度为 vm 时，有：Fmgsin mgcos 0B2L2vmR当杆的速度为 v1 时，有：Fmgsin mg cos maB2L2v1R解得：aB2L2vm v1mR(2)t 秒末金属杆的速度为 v1，前 t s 内金属杆的位移为 x，由能量守恒得：焦耳热 Q1Fxmgx sin mgx cos mv12 21教师总结学生完情况，得出结论克服安培力做功，将其它形式的能量转化为电量 mv .B2L2v
14、mxR 12 21环节二：电磁感应中的动力学问题例 1 如图 3 所示，空间存在 B0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ 是水平放置的平行长直导轨，其间距 L0.2 m，电阻 R0.3 接在导轨一端，ab 是跨接在导轨上质量 m0.1 kg、电阻 r 0.1 的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为 0.2.从零时刻开始，对 ab 棒施加一个大小为 F0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：图 3(1)导体棒所能达到的最大速度；(2)试定性画出导体棒运动的速度时间图像.解析 ab 棒在拉力 F 作用下运动，随着 ab
15、 棒切割磁感线运动的速度增大，棒中的感应电动势增大，ab 棒中感应电流增大，ab 棒受到的安培力也增大，最终达到匀速运动时 ab 棒的速度达到最大值.外力在克服安培力做功的过程中，消耗了其他形式的能，转化成了电能，最终转化成了焦耳热.(1)导体棒切割磁感线运动，产生的感应电动势：EBLv I ER r导体棒受到的安培力 F 安 BIL 导体棒运动过程中受到拉力 F、安培力 F 安 和摩擦力 Ff 的作用，根据牛顿第二定律：FmgF 安 ma 由得：Fmg ma B2L2vR r由上式可以看出，随着速度的增大，安培力增大，加速度 a 减小，当加速度a 减小到 0 时，速度达到最大.此时有 Fmg
16、 0 B2L2vmR r可得：v m 10 m/s F mgR rB2L2(2)导体棒运动的速度时间图像如图所示.学生独立完成例题，并小组小论交流，心得体会。选出一名同学上台展示。教师总结学生完情况，得出结论克服安培力做功，将其它形式的能量转化为电量答案 (1)10 m/s (2)见解析图归纳总结1.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.(2)求回路中的感应电流的大小和方向.(3)分析研究导体受力情况(包括安培力 ).(4)列动力学方程或平衡方程求解.2
17、.电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题时，关键是做好受力情况和运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势 感 应 电 流 导 体 受 安 培 力 合 力 变 化 加 速 度 变 化速 度 变 化 感 应 电 动 势 变 化周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，即平衡状态，根据平衡条件建立方程，所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.3.受力分析时，要把立体图转换为平面图，同时标明电流方向及磁场的方向，以便准确地画出安培力的方向.环节三：电磁感应中的能量问题例 2 如图 5 所示，足够长的 U 形框架宽度是 L0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成 3
18、7 角，磁感应强度 B0.8 T 的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为 m 0.2 kg，有效电阻 R2 的导体棒 MN 垂直跨放在 U 形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数 0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为 Q2 C.(sin 37 0.6，cos 370.8，g 10 m/s2)求：图 5(1)导体棒匀速运动的速度大小；(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功.解析 (1)导体棒受力分析如图所示，匀速下滑时有平行斜面方向：mgsin f F 安 0垂直斜面方向：Nmgcos 0教师引导学生归纳总结做题过程中存的问题，解题的技术方法。其中 fN安培力 F 安 BIL电流 IER感应电动势 EBLv由以上各式得 v5 m/s.(2)通过导体棒的电荷量 Q tI其中平均电流 IER Rt设导体棒下滑位移为 x，则 BxL由以上各式得 x m10 mQRBL 220.80.5全程由动能定理得 mgxsin W 安 mgcos x mv212其中克服安培力做功 W 安 等于电功 W则 Wmgxsin mgxcos mv212(1282.5) J1.5 J.答案 (1)5 m/s (2)1.5 J环节六：小结第五节学习的知识在第一节内容学习中，我们学了哪些知识？请同学们归纳总结。
